[发明专利]用于自适应地提供共同保持基本上恒定的电输出功率的输出电压和输出电流的仪器功率控制器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种仪器功率控制器和方法，并且更特别地涉及一种用于自适应地提供共同保持基本上恒定的电输出功率P₀的输出电压V₀和输出电流I₀的仪器功率控制器和方法。

背景技术

流量计被用于测量流动材料的质量流速、密度和其它特性。流动材料可以包括液体、气体、组合的液体和气体、悬浮于液体中的固体、包含气体以及悬浮固体的液体等。流量计可以被用于测量流速(即通过测量穿过流量计的质量流)，并且可以进一步被用于确定流量流(flowstream)中成分的相应比例。

在许多过程控制或者工业自动化设置中，总线回路或者仪表总线(instrumentation bus)被用来连接到各种类型的装置，诸如流量计。总线回路一般被用于将电能输送给各种附接的仪器或装置。另外，总线回路还一般被用于与传感器或装置来回通信数据。因此，总线回路被连接到主装置，其可以通过总线提供调整的电压并且可以通过总线交换通信。主装置可以将命令和/或程序设计、数据、校准和其它设置等发送给各种连接装置。主装置还可以从连接装置接收数据，包括标识数据、校准数据、测量数据、操作数据等。

主装置可以进一步包括连接到电功率源的电源(power supply)。主装置通常通过限制电流、限制电压并且限制功率的总线回路提供电功率。

在对振动流量计诸如比重计或科里奥利(Coriolis)流量计)进行正常操作期间，电流消耗和电压需求相对稳定。然而，当流量计开始被通电时，计流管(meter flow tube)的振动在频率和幅度方面逐渐增加。由于流管的构造和材料并且由于流管中流动材料增加的质量，流管不能立刻提高到目标振动幅度。由此，启动阶段将需要高于正常操作所需要的电流。因此，启动时的电流汲取高于正常操作期间的电流汲取。

总线回路可以包括例如4-20毫安(mA)总线回路。4-20mA总线是双线仪表总线标准，其通常被用于连接到单个仪器并且还能够被用于提供仪器与主装置之间的通信。可替换地，总线回路可以包括其它的总线协议或标准。

根据本质安全保护方法的需求，由主装置/电源输送的电功率出于安全目的被严格限制。例如，4-20mA总线协议可以被限制为20mA的电流并且可以进一步被限制为16-32伏(V)。总线上装置可用的电功率因此受到限制。

在一些操作环境中，流管启动可能是有问题的。启动时功率限制的一种结果是流管启动时间被大大延长，因为过电流不能被用于推进流管或多个流管的振动幅度。

发明内容

根据本发明实施例提供一种用于自适应地提供共同保持基本上恒定的电输出功率P₀的输出电压V₀和输出电流I₀的仪器功率控制器。所述仪器功率控制器包括用于接收输入功率P_I的输入、用于将基本上恒定的输出功率P₀提供给可变阻抗负载L的输出、以及用于从负载L接收负载电压V_L的通信路径。所述仪器功率控制器被配置为确定输入电压V_I和输入电流I_I，确定负载L的有效电阻R_L并且根据输入电压V_I、输入电流I_I和有效电阻R_L来设置输出电压V₀和输出电流I₀。所述输出电压V₀基本上与输入电压V_I无关。所述输出电压V₀和输出电流I₀发生改变以便使传输给可变阻抗负载L的负载功率P_L最大化而同时保持基本上恒定的电输出功率P₀。